Простой фильтр от помех

Сетевые фильтры – как они работают, примеры схем

Что такое сетевой фильтр? – это относительно недорогое устройство, предохраняющее достаточно ценные электроаппараты отперегрузок по току, высокочастотных и импульсных помех, аномального напряжения (повышенного или пониженного относительно нормы).

Основная задача фильтра – пропустить через себя переменный ток частотой 50 Гц и напряжением 220 В, а всяким выбросам напрочь закрыть дорогу. Выбросов же в сети великое множество, и возникают они по разным причинам.

Например, включился холодильник, т.е. сработало пусковое реле его компрессора. В момент включения компрессор (электродвигатель) потребляет ток, в десятки раз (в 20. 40 раз) превышающий тот, что указан в паспорте. На этот миг в сети возникает “просадка’’ напряжения с последующим всплеском (рис.1) – вот и помеха!

Даже включение обычных лампочек в люстре приводит к возникновению, вроде бы, незаметных помех такого же характера. Они в момент включения потребляют ток, примерно в 10 раз больший номинального (пока спираль холодная).

Самое неприятное то, что амплитуда напряжения помехи может исчисляться сотнями, а то и тысячами вольт. Этого вполне хватит, чтобы “спалить” какое-либо чувствительное устройство.

Напряжения с последующим всплеском

Рис. 1. Напряжения с последующим всплеском.

Как же эту ситуацию предотвратить? Вот тут на арене и появляются сетевые фильтры питания! Они способны “проглотить” все вредные выбросы питающего напряжения.

Справедливости ради надо отметить, что медленные провалы напряжения ни один фильтр питания скомпенсировать не способен (для этой цели служат стабилизаторы напряжения).

Но наиболее опасными для аппаратуры являются все же импульсные помехи.

Принципиальная схема

На рис.2 приведена типовая схема сетевого фильтра питания. На ней показана трехпроводная (европейская) сеть питания: “фаза” – “ноль” (“нейтраль”) – “земля”. Сразу на входе фильтра стоит варис-тор VR1.

Его задача – подавить высоковольтные выбросы напряжения сети. При появлении такого выброса электрическое сопротивление варистора резко падает, и он замыкает через себя эту помеху, не позволяя ей пройти дальше. Следом включены дроссель Т1 и конденсаторы С1, С2, C3, образующие LC-фильтр.

Сопротивление дросселя возрастает с увеличением частоты тока, а конденсаторов падает, так что все высокочастотные помехи задерживаются или “стекают” в землю.

Помехи могут возникать не только между сетевыми проводами (“фазой” и “нейтралью”), их отфильтрует конденсатор С3, но и между “фазой” и “землей”, а также возможны помехи “нейтоаль” – “земля”. Для эффективного подавления таких помех служат конденсаторы С1 и С2.

Типовая схема сетевого фильтра питания

Рис. 2. Типовая схема сетевого фильтра питания.

При отсутствии земли общая точка конденсаторов С1 и С2 “висит” в воздухе, что приводит к созданию ими и дросселем Т1 паразитного колебательного контура, который начинает излучать высокочастотное электромагнитное поле, становясь источником потенциальной опасности для расположенной рядом радиоаппаратуры.

Схема сетевого фильтра без заземленных конденсаторов и связи с землей

Рис. 3. Схема сетевого фильтра без заземленных конденсаторов и связи с землей.

Поэтому в двухпроводной сети применяются фильтры без этих конденсаторов и связи с “землей” (рис.З). Типовая амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) сетевого фильтра показана на рис.4. Из этого графикавидно, что чем выше частота помех, тем эффективнее они подавляются.

График зависимости

Рис. 4. График зависимости.

Стоит остановиться на одной особенности фильтров питания. Речь пойдет все о той же “земле”. Существует целый класс сетевых фильтров, у которых заземляющий провод не имеет никакой связи с внутренней схемой, кроме соответствующих контактов самих евророзеток и заземляющего контакта евровилки.

Этим достигается важное преимущество: при работе от сети с заземлением все розетки фильтра заземлены, как и положено. Но в случае отсутствия “земли” в сетевой розетке (типичный случай отечественной сети питания) все розетки фильтра объединены между собой по заземляющему контакту (естественно, сам фильтр при этом не заземлен). Почему это важно?

Представим, например, схему подключения различной периферии к компьютеру, показанную на рис. 5а (типичный случай – подключены принтер, сканер, внешний звуковой усилитель И Т.П.).

Это – идеальная схема: все подключено к заземленной сети питания, потенциалы корпусов устройств одинаковы (равны нулю), поскольку соединены с “землей”. В случае возникновения пробоя или повреждения изоляции любого из устройств “лишнее” напряжение уйдет в землю.

Схемы подключения различной периферии к компьютеру

Рис. 5. Схемы подключения различной периферии к компьютеру.

Теперь возьмем схему соединений для случая сети без заземления (рис.5б). Как видно, провод заземления отсутствует, и единственной связью корпусов устройств является слаботочный интерфейсный кабель (точнее, его экранирующая оплетка).

При разности потенциалов корпуса компьютера и внешнего устройства (а такое наблюдается сплошь и рядом!) уравнительные токи, текущие от большего потенциала к меньшему, могут легко “выжечь” входные и выходные порты соединенных устройств.

Таких случаев встречается множество. Самый распространенный – выгорание входа или выхода звуковой карты в случае подключения ее к внешнему источнику сигнала или к усилителю звука.

Для решения проблемы нужно подключить эти устройства к “европейскому” удлинителю, даже не соединенному (за неимением) с внешней “землей” (рис,5в). Здесь электрические потенциалы всех устройств выровнены, сквозные токи выберут себе более легкий путь через заземляющие контакты евророзеток, и ничего страшного не произойдет.

Основные параметры сетевых фильтров

Сечение подводящих проводов. Чаще всего сетевой фильтр (рис.6) выпускается с сечением жил порядка 0,75 или 1 мм2. Такое сечение считается достаточным, поскольку максимальный ток нагрузки, на который рассчитывается фильтр, обычно не превышает 10 А.

На такой ток устанавливается и предохранитель. При необходимости можно найти сетевой фильтр повышенной мощности, сечение жил проводов которого достигает 1,5 мм2. Предохранитель у такого устройства – на номинальный ток 16 А.

Читайте также:
Повышаем напряжение зарядки генератора

Типичный сетевой фильтр-розетка

Рис. 6. Типичный сетевой фильтр-розетка.

Длина подводящего провода сети. Стандартизованная длина сетевого провода фильтра-180 см. У отдельных моделей она может равняться 190 см, 300, а то и 500 см. Количество розеток. Обычно их 4. 6 штук (рис.7).

Как правило, все розетки-с заземляющими “ушками” (типа “евро”). Встречаются фильтры с розетками разного типа (1 -универсальная и 4, 5 – “евро”, рис.8).

Набор розеток

Рис. 7. Набор розеток.

Число и типы предохранителей. Предохранители включаются в сетевой фильтр для защиты от перегорания варисторов при больших импульсных помехах и отключения потребителей при коротком замыкании или длительной перегрузке нагрузочных цепей.

Для большей надежности отдельные изготовители, помимо термопредохранителей, устанавливают еще и самовосстанавливающиеся быстродействующие предохранители (на базе полупроводниковой металлоорганики).

Фильтры

Предназначены для подавления помех. Встречаются чисто емкостные и индуктивно-емкостные на основе LC-цепочек. Катушки сетевого фильтра бывают без сердечников или с ферритовыми сердечниками (лучше всего на ферритовых кольцах).

Добавочные устройства. Индикаторы включения и исправного состояния защиты на светодиодах или на неоновых лампочках светятся при включенном фильтре (или его отдельном канале) и гаснут, когда срабатывают предохранители. Разрядники (газовые) подстраховывают варисторы при больших амплитудах импульсных помех.

Любые электроприборы требуют правильной эксплуатации. В отношении сетевых фильтров тоже есть ряд правил безопасности. Фильтры противопоказано подключать друг к другу.

Пример фильтра с евро-розетками

Рис. 8. Пример фильтра с евро-розетками.

Это может неоправданно увеличить ток в “земляном” проводе. Кроме того, к сетевым фильтрам нельзя подключать устройства с большими пусковыми токами (пылесосы, кондиционеры, холодильники и пр.). Не рекомендуется подключать сетевые фильтры к источникам бесперебойного питания, поскольку это может привести к повреждению схем защиты.

Самодельные сетевые фильтры

Нередко имеющиеся в продаже дешевые фильтры на самом деле фильтрами не являются. Например, фильтр-удлинитель (рис.9). Там внутри находится лишь варистор, ограничивающий кратковременные высоковольтные импульсы, которые иногда возникают в сети, и токовый размыкатель, срабатывающий при протекании большого тока (рис 10).

Фильтр-удлинитель

Рис. 9. Фильтр-удлинитель.

Что внутри фильтра-удлиннителя

Рис. 10. Что внутри фильтра-удлиннителя.

На корпусе есть кнопка, которую нужно нажать, чтобы снова замкнуть размыкатель, если он сработал. Для превращения этого удлинителя в полноценный фильтр внутрь нужно встроить фильтрующие цепи.

На исходной схеме (рис.11а) S1 -токовый размыкатель, VR1 – варистор типа 471 (числом кодируется максимальное напряжение, а от диаметра зависит максимальная энергия подавляемого импульса).

Схема фильтрующих цепей для встраивания в удлиннитель-розетку

Рис. 11. Схема фильтрующих цепей для встраивания в удлиннитель-розетку.

В доработанном варианте (рис. 11 б) добавляется RLC-фильтр. Катушки L1 и 12 вместе с конденсаторами С1 и С2 образуют LC-фильтр.

Индуктивное сопротивление катушек растет на высоких частотах. Чтобы ослабить и низкочастотные помехи, последовательно с катушками включены резисторы R1 и R2. Резистор R3 разряжает конденсаторы при отключении фильтра от сети. При сборке фильтра (рис. 12) варистор оставляется штатный (типа 471, диаметром 6. 10 мм).

Чем больше сопротивление резисторов R1 и R2, тем лучше фильтрация, но больше их нагрев и потери напряжения в фильтре. Поэтому сопротивление резисторов выбирается в зависимости от суммарной мощности, потребляемой всеми теми устройствами, которые будут подключаться к фильтру (при указанных номиналах РНагр.макс=250 Вт).

Дроссели L1 и L2 – промышленные высокочастотные, типа ДМ-1 индуктивностью 50. 100 мкГн. Конденсаторы – пленочные, типа К73-17 или аналогичные (импортные меньше по габаритам) емкостью не менее 0,22 мкФ (больше 1 мкФ тоже не нужно). Сопротивление резистора РЗ – не критично (от 510 кОм до 1,5 МОм).

Дополнительно на сетевой провод возле самого удлинителя желательно одеть ферритовую шайбу (удобнее всего разрезную на защелках – рис.13).

Сборка фильтра

Рис. 12Сборка фильтра.

Ферритовая шайба

Рис. 13. Ферритовая шайба.

Другой вариант схемы помехоподавляющего сетевого фильтра приведен на рис. 14. Для большей эффективности он состоит из двух соединенных последовательно звеньев.

Первое (конденсаторы С1, С4, С5, С8, С9 и двухобмоточный дроссель 12) отвечает за подавление помех частотой выше 200 кГц.

Второе звено (двухобмоточный дроссель И с остальными конденсаторами) подавляет помехи, спектр которых простирается ниже указанной частоты (вплоть до единиц килогерц).

Схема помехоподавляющего сетевого фильтра

Рис. 14. Схема помехоподавляющего сетевого фильтра.

Благодаря магнитной связи между обмотками дросселей происходит подавление синфазных помех (тех, что наводятся одновременно на оба сетевых провода или излучаются ими).

Поэтому обмотки каждого дросселя должны быть одинаковыми и симметрично намотанными на магнитопроводы. Важно обеспечить правильную фазировку обмоток.

Их начала обозначены на схеме точками. Дроссель L1 намотан на ферритовом магнитопроводе Ш12×14 с самодельным каркасом из злектрокартона сложенным вдвое проводом ПЭЛШО 00,63 мм. Обмотка содержит 87 витков. Марка феррита, к сожалению, неизвестна. Измеренная прибором 1.Р235 индуктивность каждой обмотки – около 20 мГн.

Для дросселя 1.2 использован броневой магнито-провод Б22 из феррита 2000НМ1. Его обмотки содержат по 25 витков и намотаны тем же проводом и таким же образом, что и обмотки дросселя L1. Индуктивность каждой обмотки дросселя L2 – 120 мкГн.

Конденсаторы первого звена фильтра – слюдяные. Поскольку малогабаритных конденсаторов такого типа требующейся для фильтра емкости на нужное напряжение не существует, пришлось соединить попарно-параллельно конденсаторы КСО-5 меньшей емкости.

Аналогичное решение, но с попарно-последовательным соединением конденсаторов С2, С3 и С6, С7 (пленочных зарубежного производства), принято и во втором звене фильтра для обеспечения нужного рабочего напряжения.

Читайте также:
Установка регулятора напряжения Адамчука

Подключенные параллельно конденсаторам резисторы R1. R4 выравнивают приложенные к ним напряжения и обеспечивают быструю разрядку всех конденсаторов после отключения фильтра от сети. Конденсатор С9 – типа К78-2. Плата фильтра помещена в заземленную металлическую коробку.

Материал подготовил В. Новиков. РМ-07-12, 08-12.

  1. electroclub.info
  2. corumtrage.ru
  3. potrebitel.ru
  • PCBWay – всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН.
  • Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет.
  • Проекты с открытым исходным кодом – доступ к тысячам открытых проектов в сообществе PCBWay!
  • Развязывающий сетевой трансформатор на 230В для питания передатчиков и связной аппаратуры
  • Схема и конструкция простого сетевого фильтра для радиоаппаратуры
  • Защита питания микроконтроллера от помех
  • Простой самодельный магнитофон на транзисторах, схема и описание

Цитата:
«При отсутствии земли общая точка конденсаторов С1 и С2 “висит” в воздухе, что приводит к созданию ими и дросселем Т1 паразитного колебательного контура, который начинает излучать высокочастотное электромагнитное поле, становясь источником потенциальной опасности для расположенной рядом радиоаппаратуры.»
Можно поподробнее? Что-то я плохо не понимаю физику процесса.

cashback

схемы на лампах и транзисторах

© 2009 – 2022, RadioStorage.net – радиоэлектроника, схемы и статьи радиолюбителям. Информация на ресурсе предоставлена в ознакомительных и научных целях. При использовании материалов с сайта, прямая индексируемая ссылка на наc и указание первоисточников – обязательны!

Изготовление сетевого фильтра своими руками

На сегодняшний день практически в каждом доме есть предмет, который большинство из нас называет просто удлинителем. Хотя его корректное название звучит, как сетевой фильтр. Этот предмет позволяет нам подключить в розетку электропитания различного рода технику, которую по каким-то причинам мы не можем переместить ближе к источнику электричества, а родного кабеля устройства просто не хватает по длине. В этой статье попытаемся разобраться, как сделать простой сетевой фильтр своими руками.

Устройство

Если говорить об устройстве такой вещи, как сетевой фильтр, то следует сказать, что он может относиться к одной из 2 категорий:

  • стационарно-многоканальной;
  • встроенной.

В целом схема обычного сетевого фильтра, рассчитанного на напряжение в 220 В, будет стандартной и в зависимости от типа устройства может лишь чуть-чуть отличаться.

Если говорить о встроенных моделях, то их особенностью является то, что контактные платы таких фильтров будут часть внутреннего устройства электронного оборудования.

Такие платы имеет и другая техника, что относится к категории сложных. Такие платы обычно состоят из следующих компонентов:

  • конденсаторы добавочного типа;
  • индукционные катушки;
  • дроссель тороидального типа;
  • варистор;
  • предохранитель термического типа;
  • VHF-конденсатор.

Варистором является резистор, что имеет переменное сопротивление. Если нормативный порог напряжения в 280 вольт превышается, то его сопротивление снижается. Причем оно может снизиться не в один десяток раз. Варистор по своей сути представляет предохранитель от импульсного перенапряжения. А стационарные модели обычно отличаются тем, что имеют несколько розеток. Благодаря этому появляется возможность подключить через сетевой фильтр к электрической сети несколько моделей электрической техники.

Кроме того, все сетевые фильтры оснащены LC-фильтрами. Такие решения применяются для аудиотехники. То есть такой фильтр – помехоподавляющий, что для аудио и работы с ним будет крайне важно. Также сетевые фильтры иногда оснащаются термическими предохранителями, что позволяют предотвратить появление скачков напряжения. Иногда в ряде моделей используются одноразовые предохранители плавкого типа.

Как сделать?

Чтобы сделать максимально простой сетевой фильтр, потребуется иметь самую обычную переноску на несколько розеток со шнуром сетевого типа. Изделие делается очень просто. Для этого потребуется раскрыть корпус удлинителя, после чего осуществить припаивание сопротивления необходимого номинала в зависимости от модели удлинителя и катушки индуктивности. После этого обе ветки должны быть соединены при помощи конденсатора и сопротивления. А между розетками должен быть установлен специальный конденсатор – сетевой. Данный элемент, кстати, не является обязательным.

Его устанавливают в корпус устройства лишь тогда, когда в нем присутствует для этого достаточно пространства.

Также можно сделать модель сетевого фильтра с дросселем из пары обмоток. Такой прибор будет применяться для аппаратуры, что имеет высокую чувствительность. Например, для аудиотехники, что довольно сильно реагирует даже на малейшие помехи в электрической сети. В результате динамики выдают звук с искажениями, а также посторонними фоновыми шумами. А сетевой фильтр такого типа дает возможность решить данную проблему. Сборку устройства лучше будет делать в удобном корпусе на плате печатного типа. Она выполняется так:

  • для наматывания дросселя следует применять кольцо из феррита марки НМ, проницаемость которого находится в диапазоне 400-3000;
  • теперь его сердечник следует заизолировать при помощи ткани, после чего покрыть лаком;
  • для обмотки следует применить ПЭВ-кабель, диаметр которого будет зависеть от нагрузочной мощности, для начала подойдет вариант кабеля в диапазоне 0,25 – 0,35 миллиметров;
  • обмотку следует осуществлять одновременно 2 кабелями в разных направлениях, каждая катушка будет состоять из 12 витков;
  • при создании такого фильтра следует применять емкости, рабочее напряжение которых составляет где-то 400 Вольт.

Тут следует добавить, что дроссельные обмотки включены последовательно, что приводит к взаимопоглощению полей магнитного типа.

Когда ВЧ ток проходит через дроссель, то увеличивается его сопротивление, а благодаря конденсаторам осуществляется поглощение и закорачивание нежелательных импульсов. Теперь остается печатную плату установить в корпус, выполненный из металла. В случае если вы решили использовать корпус, выполненный из пластика, в него потребуется вставить металлические пластины, что даст возможность избежать возникновения лишних помех.

Читайте также:
Тайм-аут или доводим турботаймер

Также можно сделать специальный сетевой фильтр для питания радиоаппаратуры. Такие модели нужны для техники, что имеет импульсные блоки питания, которые являются крайне чувствительным к возникновению различного рода явлений в электросети. Например, такая аппаратура может пострадать, если в электросеть 0,4 кВ попадает молния. В данном случае схема будет практически стандартной, просто уровень подавления сетевых помех будет выше. Тут силовые линии будут должны быть выполнены из медного провода с изоляцией из поливинилхлорида сечением 1 квадратный миллиметр.

В данном случае можно применять обычные МЛТ-резисторы. Здесь также должны быть применены специальные конденсаторы.

Один должен быть рассчитан на напряжение постоянного типа емкостью 3 киловольта и иметь емкость около 0,01 мкФ, а второй с такой же емкостью, но рассчитанный на напряжение 250 В переменного тока. Также здесь будет присутствовать 2-обмоточный дроссель, что должен быть сделан на ферритовом сердечнике с проницаемостью 600 и диаметром 8 миллиметров и длиной около 7 сантиметров. Каждая обмотка должен иметь 12 витков, а остальные дроссели должны быть сделаны на броневых сердечниках, каждый из которых будет иметь по 30 витков кабеля. В качестве разрядника можно применить варистор на напряжение 910 В.

Меры предосторожности

Если говорить о мерах предосторожности, то для начала следует вспомнить о том, что самодельный сетевой фильтр, который вам хочется собрать из доступных деталей – это довольно-таки сложный технический прибор. И без знаний в области электроники, причем довольно обширных, правильно сделать его попросту невозможно. Кроме того, все работы по созданию или доработке уже существующего устройства должны вестись исключительно с соблюдением всех мер безопасности. Иначе высок риск поражения электрическим током, что может быть не только опасно, но и смертельно.

Тут следует помнить, что конденсаторы, применяющиеся для создания сетевых фильтров, рассчитаны на довольно высокое напряжение.

Это позволяет им производить накопление остаточного заряда. По этой причине получить удар током человек может даже после того, как устройство было полностью отключено от электрической сети. Поэтому при работе обязательно должно присутствовать параллельно включенное сопротивление. Еще одним важным моментом будет то, что перед работой с паяльником следует удостовериться в том, что все элементы сетевого фильтра находятся в исправном состоянии. Для этого следует использовать тестер, которым необходимо замерить основные характеристики и сравнить их с теми значениями, которые заявлены.

Последний важный момент, о котором не будет лишним сказать, состоит в том, что не следует допускать пересечения кабелей, особенно в местах, где потенциальный нагрев может быть очень большим. Например, речь идет об оголенных контактах, а также резисторах сетевого фильтра. Да и не будет лишним убедиться перед тем, как включать устройство в сеть, что не будет никаких замыканий. Это можно осуществить при помощи прозвонки тестером. Как можно убедиться, сделать сетевой фильтр своими руками возможно. Но для этого следует четко знать, какие действия вы осуществляете и иметь определенные знания в области электроники.

Как встроить сетевой фильтр в обычную переноску смотрите далее.

Как сделать сетевой фильтр своими руками

Схемы для сборки сетевого фильтра в домашних условиях. Узнайте, как можно сделать сетевой фильтр из подручных средств.

Конструкция

Прибор напоминает по своему виду удлинитель с кнопкой выключения, отчасти это так, но кроме колодки с розетками и провода внутри расположены и фильтрующие элементы. Они как раз и нужны для защиты от скачков напряжения и фильтрации помех.

В самом простом сетевом фильтре внутри стоит варистор. Это полупроводниковый прибор, который при превышении определенного напряжения уходит в состояние пробоя. Его применяют в сетевых фильтрах и блоках питания для защиты от всплесков напряжения. В зависимости от типа варистора он может погасить импульсы разной величины.

Такой вариант исполнения на варисторе самый дешевый, поскольку кроме всплесков напряжения он ничего не фильтрует. Помехи продолжают сочиться в сеть и мешать окружающей и запитанной аппаратуре.

Для фильтрации высокочастотных помех широко применяются L, LC и RLC- фильтры, их устанавливают также в сетевых фильтрах и блоках питания.

Кроме таких вариантов встречаются еще и модели, где сетевой шнур проходит через ферритовое кольцо, или делает вокруг него пару витков. По сути это еще один L (индуктивный) элемент, который нужен для фильтрации высокочастотной составляющей спектра.

Сетевой фильтр своими руками

Схема простейшего фильтра состоит из выключателя и варистора, вот как она выглядит:

V1 – это и есть варистор, его маркировка «471», значит, что его напряжение срабатывания 470В, при этом чем больше его диаметр, тем большую энергию он сможет погасить не взорвавшись при этом. Это значит, что чем больший варистор вы поставите, тем лучше, лишь бы он влез по габаритам. Вот пример сетевого фильтра собранного по этой схеме, но в заводском исполнении. Из вышесказанного следует, что это дешевый прибор, который не фильтрует то, что должен, а лишь гасит импульсы.

Чтобы ваш сетевой фильтр еще и действительно был фильтром помех, необходимо добавить фильтрующий элемент – дроссель.

Схемы – это, конечно, хорошо, но как сделать сетевой фильтр из подручных средств? Достаточно просто! Почти всегда у любителя что-нибудь мастерить, можно найти старый ненужный или нерабочий блок питания, в нём есть такой фильтр на входе. Осталось только его выпаять. На фото он стоит в ближнем к нам углу платы.

Читайте также:
Как сделать диагностику и ремонт автомобиля

Это дроссель с двумя обмотками, через одну из них проходит фаза, а через другую ноль, таким образом индуктивность входит в состав сетевого фильтра и снижает уровень помех.

Кстати блок питания может работать и без него, многие китайцы так и делают свои товары, часто это встречается в дешевых БП для компьютера и не только.

Если вы не нашли такого элемента в своих запасах – можно поискать ферритовое колечко с магнитной проницаемостью 400-2000 НМ и обмотать проводом ПЭВ-2 (можно смотать с 50 Гц сетевого трансформатора). Намотать на колечко так, как показано на картинке.

Не допускайте межвиткового замыкания и оставляйте зазоры как здесь изображено, иначе получите фейерверк от перемыкании фазы на ноль. Петельку на конце разрезать, в идеальном случае – сразу мотать двумя проводами. На кольцо перед намоткой наложить изолирующий слой, например из лакоткани.

Хорошая схема, которую легко сделать своими руками выглядит следующим образом:

А вот вариант его реализации «в железе». За основы взята пара фильтров от БП.

Конденсаторы лучше применять керамические или пленочные. Их можно также достать из блока питания, часто там встречаются в прямоугольном корпусе с острыми углами (параллелепипед).

Как сделать сетевой фильтр своими руками

Если есть ненужный БП можно просто отрезать часть платы с фильтром и использовать её. Вот пример на фото с указанием, что нужно отпилить для получения сетевого фильтра за пару минут.

И вот еще один вариант схемы для повторения. Именно она и используется во множестве блоков питания стандарта ATX:

Сетевой фильтр – полезное и простое устройство, которое не сложно сделать самому в домашних условиях. А если учесть все изобилие техники, прошедшей через современных обывателей и то, что у многих есть несколько ненужных и не работоспособных устройств, то запчасти валяются буквально у нас под ногами. Напоследок рекомендуем просмотреть несколько интересных видео инструкций по сборке самодельного сетевого фильтра:

Как спроектировать фильтр электромагнитных помех для DC-DC преобразователя?

Поставщики компонентов наперебой рассказывают, как просто при помощи их изделий создать готовое к промышленному выпуску решение. После посещения одного из таких мероприятий от Wurth Electronics по проектированию пассивных фильтров электромагнитных помех (ЭМП) у меня и моих коллег осталось непонимание методики подбора компонентов, и мы решил провести собственное исследование.

Сегодня мы постараемся рассеять маркетинговый туман и внести осознанность в проектирование фильтров ЭПМ для импульсных преобразователей (DC-DC) на примере прохождения испытаний на соответствие стандарту CISPR 25.

Таблица 1. Характеристики тестового импульсного преобразователя

Электрические характеристики

Номинальное выходное напряжение

Номинальный выходной ток

Номинальная выходная мощность

Пульсации выходного напряжения

Номинальное входное напряжение

Максимальное входное напряжение

Максимальный входной ток входном напряжении 12,5 В

Геометрические размеры

Диапазон рабочих температур

класс G по ISO16750-4 (п.4), класс А по ISO16750-1 (п.6)

CISPR 25 class 5

Структурная схема блока

В качестве опорного решения был выбран повышающий преобразователь топологии boost с технологией синхронного выпрямления. Был разработан электронный макет изделия в Altium Designer для последующей экстракции паразитных параметров печатной платы.

Рисунок 1. Структурная схема повышающего преобразователя

Рисунок 1. Структурная схема повышающего преобразователя

Несколько слов о методах борьбы с электромагнитными помехами в импульсной технике. На рисунке 2 представлены основные направления работы по уменьшению электромагнитных помех, излучаемых импульсными преобразователями. В данной публикации мы постараемся рассмотреть только работу с пассивными фильтрами электромагнитных помех.

Рисунок 2. Методы устранения электромагнитных помех в импульсных силовых преобразователях

Рисунок 2. Методы устранения электромагнитных помех в импульсных силовых преобразователях

Тестовый преобразователь построен на базе контроллера LM5122. Для проведения моделирования в программном пакете PSPICE была разработана модель для решения во временной области.

Подход, использованный в данной работе схож с тем, что предлагают производители пассивных компонентов, например, Wurth Electronics, для проектирования фильтров ЭМП импульсных преобразователей.

Типовой фильтр представлен на рисунке 3. Он имеет три секции и демпфер (для подавления резонансных явлений между фильтром и входным конденсатором).

Рисунок 3. Типовой пассивный фильтр электромагнитных помех

Рисунок 3. Типовой пассивный фильтр электромагнитных помех

Для того, чтобы разобраться с проектированием пассивных фильтров в качестве стандарта был выбран CISPR 25.

В общем случае измерение помех в соответствии со стандартом CISPR 25 производится двумя способами: методом напряжений и методом токов. Рассмотрим метод напряжений.

В методе напряжений оценка уровня помех происходит путем измерения падения напряжения на измерительных резисторах, которые встроены в эквивалент сети (Line Impedance Stabilization Network – LISN). В процессе измерения анализатор спектра подключается к одному из измерительных разъемов эквивалента сети, другой разъем нагружается сопротивлением 50 Ом. Измерения производятся последовательно на обоих шинах питания.

На рисунках 4 и 5 представлены пути протекания токов синфазных и дифференциальных помех, которые в сумме и составляют полную величину тока помехи.

С точки зрения генерации помех особый интерес представляет точка соединения транзисторов и дросселя, именно здесь происходит колебание электрического потенциала с максимальной амплитудой. При открытии ключа VT1 потенциал этой точки становится равным 0, а в момент закрытия VT1 потенциал равен выходному напряжению (без учета падения напряжения на открытом транзисторе VT2 или кратковременно на его встроенном диоде). Целесообразно предположить, что емкости, образованные полигоном подключения силовых ключей и полигоном GND печатной платы или корпусом, являются основными путями протекания токов помех.

Читайте также:
Тройной индикатор АКБ 12В на LM393/358

Рисунок 4. Путь протекания тока синфазной помехи Рисунок 5. Путь протекания тока дифференциальной помехи

Задача испытаний состоит в том, чтобы определить какой уровень помех генерирует устройство. Для имитации сети в процессе испытаний используется специальная схема – эквивалент сети. Он представляет собой электрический четырехполюсник, импеданс которого имеет постоянное значение в полосе частот, на которых производятся измерения во время испытаний. Соответствующую характеристики эквивалента сети можно найти в приложениях к тексту стандарта испытаний.

Рисунок 6. Эквивалент сети для для испытаний на соответствие стандарту CISPR 25

Рисунок 6. Эквивалент сети для для испытаний на соответствие стандарту CISPR 25

Величину полной помехи можно представить в виде двух составляющих: синфазной и дифференциальной. Дифференциальная помеха протекает через силовые проводники в разных направлениях. В отличие от дифференциальной составляющей синфазная помеха протекает по силовым проводам в одном направлении и замыкается через паразитную емкость между полигоном, к которому подключены силовые ключи, и корпусом. Из схем видно, что в одном измерительном плече эквивалента сети токи синфазной и дифференциальной помех складываются, а в другом вычитаются (рисунок 5). Исходя из этого можно написать:

Что приводит к следующим выражениям для определения уровня синфазных и дифференциальных помех :

Стандарт CISPR 25 нормирует уровень помех для измерения методом напряжения в дБмкВ.

С чего начать проектирование фильтра?

Основная задача фильтра снизить уровень генерируемых помех ниже пределов, заданных стандартом, на разных частотах. Допустимые уровни помех в соответствии со стандартом CISPR 25 class 5 представлены на рисунке 7.

Рисунок 7. Допустимые уровни помех в соответствии со стандартом CISPR 25 class 5

Рисунок 7. Допустимые уровни помех в соответствии со стандартом CISPR 25 class 5

Проектирование фильтра начинается с анализа методики испытаний.

В соответствии со стандартом CISPR 25 испытания производятся в постановке, представленной на рисунке 8.

Рисунок 8. Методика измерения кондуктивных помех по стандарту CISPR25

Рисунок 8. Методика измерения кондуктивных помех по стандарту CISPR25

Требуемое ослабление фильтра можно рассчитать по формуле:

– максимально допустимый уровень помех в соответствии со стандартом;

Частота среза фильтра может быть рассчитана:

Параметры основных индуктивностии емкости фильтра Могут быть определены из соотношения:

Элементы демпфера можно приблизительно рассчитать:

Расчет паразитной емкости

Рисунок 9. Расположение паразитных емкостей

Рисунок 9. Расположение паразитных емкостей

Для примерной оценки величин паразитной емкости можно воспользоваться в первом приближении формулой емкости плоского конденсатора:

– расстояние между обкладками;

диэлектрическая проницаемость материала изолятора.

Так как обкладки паразитного конденсатора имеют значительно различную площадь, то применение формулы емкости даст приблизительный результат. Оценку величины этой емкости целесообразно провести методом конечных элементов (МКЭ).

Для этого подготовленную геометрию печатной платы необходимо загрузить в препроцессор МКЭ решателя (рисунок 10), и назначить элементам геометрии соответующие материалы.

Создание расчетной модели

Рисунок 10. Общий вид расчетной модели Рисунок 11. Полигон GND печатной платы Рисунок 12. Назначение условий возбуждения модели Рисунок 13. Металлическое основание испытательного стола Ground Reference Plane Рисунок 14. Задание возбуждения модели

Ко всем полигонам, участвующим в вычислении емкости, применяется условие возбуждения «Voltage».

Вычисление емкости можно производить при помощи решателя для статических моделей, моделей в частотной области или моделей во временной области.

Для вычисления емкости в статической постановке могут использоваться нижеприведенные зависимости.

Рисунок 15. Система тел, используемая для расчета взаимных емкостей

Рисунок 15. Система тел, используемая для расчета взаимных емкостей

Для системы из нескольких заряженных тел может быть составлена система уравнений:

В матричной форме:

В диагональных элементах матрицы содержаться полные емкости элементов, остальные элементы матрицы представляют собой взаимные емкости.

Для расчета матрицы решатель производит приложение потенциала 1 В к одному элементу возбуждения модели, в то время как остальные элементы возбуждения имеют потенциал 0 В. Количество расчетов соответствует числу элементов возбуждения модели.

Если к металлическому элементу не назначено никакое условие возбуждения, то по умолчанию назначается условия Floating.

Для автоматического расчета матрицы емкости можно применить инструмент Matrix в программном пакете Ansys Maxwell.

Рисунок 16. Задание расчета матрицы емкости

Рисунок 16. Задание расчета матрицы емкости

После выполнения расчета получим значения взаимных емкостей между элементами модели.

Рисунок 17. Значения взаимных емкостей между элементами модели

Рисунок 17. Значения взаимных емкостей между элементами модели

Таблица 2. Исходные данные для расчета элементов фильтра

Таблица 3. Параметры фильтра

Таблица 4. Параметры элементов фильтра

После получения значений паразитных емкостей они были внесены в SPICE модель.

В процессе этого исследования было проведено моделирование различных фильтров, спроектированных для работы в преобразователях с различными частотами коммутации ключей (250, 350, 450 и 550 кГц). Увеличение частоты приводит к снижению размеров элементов фильтра, но сопровождается ростом потерь на силовых ключах, что является нежелательным. В статье приведены данные расчетов только для частоты 250 кГц, так как результаты на других частотах являются аналогичными.

Таблица 5. Характеристики синфазного дросселя

На частоте 250 кГц было проведено 4 вычислительных эксперимента:

— с Г образным LC фильтром;

— только синфазным дросселем;

— с комбинированным фильтром.

Рисунок 20. Спектр кондуктивной помехи на выводе V1 при отсутствии фильтра Рисунок 21. Спектр дифференциальной составляющей кондуктивной помехи на выводе V1 при отсутствии фильтра Рисунок 22. Спектр синфазной составляющей кондуктивной помехи на выводе V1 при отсутствии фильтра

Рисунок 23. Эскиз расчетной модели с Г-образным фильтром

Рисунок 23. Эскиз расчетной модели с Г-образным фильтром Результаты

Рисунок 24. Спектр кондуктивной помехи на выводе V1 при добавлении Г-образного фильтра Рисунок 25. Спектр дифференциальной составляющей кондуктивной помехи на выводе V1 при добавлении Г-образного фильтра Рисунок 26. Спектр синфазной составляющей кондуктивной помехи на выводе V1 при добавлении Г-образного фильтра

Рисунок 27. Эскиз расчетной модели с паразитными параметрами и синфазным дросселем

Рисунок 27. Эскиз расчетной модели с паразитными параметрами и синфазным дросселем Результаты

Читайте также:
Делаем дополнительный датчик для вкл. вентилятора

Рисунок 28. Спектр кондуктивной помехи на выводе V1 при добавлении синфазного дросселя Рисунок 29. Спектр дифференциальной составляющей кондуктивной помехи на выводе V1 при добавлении синфазного дросселя Рисунок 30. Спектр синфазной составляющей кондуктивной помехи на выводе V1 при добавлении синфазного дросселя

Рисунок 31. Эскиз расчетной модели с комбинированным фильтром

Рисунок 31. Эскиз расчетной модели с комбинированным фильтром

Идея комбинированного фильтра основывается на том, что синфазный дроссель кроме основной синфазной индуктивности имеет еще и паразитную дифференциальную индуктивность. Это позволяет предположить, что можно одновременно использовать оба параметра. В таком случае можно считать, что дифференциальная индуктивность является эквивалентом индуктивности фильтра обычного Г-образного фильтра.

Рисунок 32. Спектр кондуктивной помехи на выводе V1 при добавлении комбинированного фильтра Рисунок 33. Спектр дифференциальной составляющей кондуктивной помехи на выводе V1 при добавлении комбинированного фильтра Рисунок 33. Спектр синфазной составляющей кондуктивной помехи на выводе V1 при добавлении комбинированного фильтра

Результаты моделирования

По результатам моделирования можно сказать, что электронный блок, не оснащенный фильтром электромагнитных помех, не смог бы пройти испытаний на электромагнитную совместимость, так как уровни генерируемых помех значительно превышали бы установленные значения.

Применение Г-образного LC фильтра позволяет достичь уровней помех, установленных стандартом, но стоит учитывать допущения, принятые в процессе создания моделей. При расчете по аналитическим выражениям можно получить значения параметров элементов фильтра в первом приближении и использовать в качестве начальной точки при проектировании фильтра. Генерируемые помехи в этом случае немного превышают установленные значения или немного не доходят до них.

Снижение частоты среза Г-образного LC фильтра может не привести к уменьшению общего уровня помех, что ставит перед инженером вопрос о дальнейшей доработке проекта. Потенциально имеется два направления работы: применение синфазной секции фильтра или снижение площади полигона под транзисторами. Стоит помнить, что дБмкВ представляют собой логарифмическую величину, поэтому не стоит надеется на то, что уменьшение паразитной емкости в 2 раза приведет к снижению уровня помех в 2 раза.

Применение синфазного дросселя увеличивает габариты платы, в то время как снижение паразитной емкости требует изменения расположения элементов на печатной плате. Стоит учитывать дифференциальную индуктивность синфазного дросселя, при значительной величине данного параметра возможно совместить синфазный и дифференциальный фильтр.

В каждом конкретном случае решение остается за проектировщиком, но применение расчетных методик позволяет на начальном этапе произвести количественный анализ конструкции и выбрать оптимальное решение. Не стоит забывать о том, что моделирование зависит от точности исходных данных и допущений, принятых при создании моделей.

Если у вас нет PSPICE и Ansys, то вы можете использовать другое решение для моделирования схемы, например, LTSpice. Ansys можно попробовать заменить справочником по расчету емкостей Иоссель Ю.Я., Кочанов Э.С., Струнский М.Г. Расчет электрической емкости.

Фильтр по питанию.

Всем Привет.
На днях меня попросил наш одноклубник изобрести какой-нибудь фильтр от помех для своей магнитолы.
С его слов, в динамиках прослушивались какие-то наводки, то ли от генератора, то ли ещё от чего-то.

Ну я долго не думая, решил сделать то что пришло на ум первым.
А именно самый распространённый фильтр CLC. (может кому тоже пригодится)
Он состоит из катушки (или двух катушек) индуктивности и на входе и выходе конденсаторы.

Вот что у меня получилось.

Ну а теперь поподробней для тех кому это интересно.

Сами катушки лучше всего сделать на ферритовых кольцах, можно на одном, но лучше на двух.
Для этого хорошо подойдут ферритовые кольца с магнитной проницаемостью не менее 2000МН, они как раз у меня были на работе.

Далее я взял провод и намотал его на кольцо. На каждое кольцо ушло примерно около 1 метра провода.

Так же и второе кольцо. Т.к. из-за электролитических конденсаторов наш фильтр будет полярным, для удобств сделаем разными цветами. А именно красным будет у нас (плюс).
Дабы одноклубник не перепутал полярность . ;))

Далее я взял два электролитических конденсатора, желательно большой ёмкостью.
Я посчитал что 4700мкф будет в самый раз.
Ну и за одно эти электролиты шунтируем кондесаторами малой ёмкости. Для избавления от ВЧ помех.
Для этого подойдут 0,1мкф . Для удобства взял SMD.

Припаиваем SMD кондесаторы (0,1мкф) параллельно выводам наших электролитов.

Вот все детали из которых будет выполнен LCL фильтр.

Его можно сделать как в корпусе, так и на печатной плате.
Но когда я спросил своего “заказчика”, то он мне ответил — ему всё равно.
И тогда я решил всё сделать навесным монтажом и далее всё обернуть в клеевую термоусадку.

И всё это запихиваем в клеевую термоусадочную трубку.

Всё получилось как-то так.

Если кому не совсем понятно как соединены элементы, то вот схема.
вроде аккуратно нарисовал ;)

Надеюсь нашему одноклубнику он помог. Буду ждать от него комментарий ;))

Комментарии 23

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы писать комментарии, задавать вопросы и участвовать в обсуждении.

У вас схема не правильная. Фильтр делается на одном сердечнике, а не на двух разных.

спасибо, заколхозил тоже)

Большое спасибо за схему! Намучился с фоном от блютус-плеера.

Скажите, а еакой максимальный ток протащит этот фильтр? Просто как раз сейчас подыскиваю схему для борьбы со свистом в твиттерах. Свист от генеретора и тон свиста зависит от оборотов. Усилитель Булава BV2.70, твиттеры через кроссоверы подключены. Собственно вопрос в том, потянет ли такой фильтр Булаву?

Читайте также:
Разделение контрольной лампы поворотов 2106

Здравствуйте, подскажите сделал фильтр как у вас, помех стало намного меньше и тише, но все таки бывает запищит.Помехи именно по питанию так как слышно как растет тон свиста с увеличением оборотов двигателя.Но я фильтр поставил на провод постоянного питания, а не тот что от замка зажигания.Как думаете есть ли смысл переставить его на провод от замка зажигания? И ещё к проводу массы магнилоты подцеплены ещё провода массы кнопок на руле, может они как то могут влиять на помехи?

Попробуйте поэкспериментировать, может и поможет. По идее всё равно куда подключать, питание в автомобиле едино от аккумулятора с поддержкой генератора.
Вы для начала выясните откуда помехи идут,
Может у вас какой нибудь Китайский ксенон фонит своими блоками розжига?

Сетевой фильтр из дешевого удлинителя

Еще давным-давно я заметил, что когда включается/выключается холодильник на кухне, в колонках стереосистемы звучит неприятный щелчок. Проблема решилась установкой конденсаторов в розетки — с этого началась моя «дружба» с сетевыми фильтрами. В наши дни электрическая сеть 220 вольт сильно загрязнена множеством помех и кратковременных всплесков напряжения, которые проникают из сети и мешают аппаратуре нормально работать. Для борьбы с сетевыми помехами применяются фильтры. Дешевые фильтры на самом деле фильтрами не являются, а дорогие (навроде вполне приличного фильтра «Pilot») — слишком дороги, ведь обычно их требуется несколько штук (у меня дома их штук восемь, включенных постоянно). Поэтому хороший вариант — купить дешевый фильтр и переделать его.

В принципе, для доработки можно использовать и обычный удлинитель, но обычно в удлинителе нет свободного места для тех деталей, которые в него нужно будет вставить. А вот в удлинителе с выключателем (тоже полезная вещь) свободное место есть.

Мне недавно срочно понадобился такой вот фильтр, я купил в ближайшем киоске удлинитель и доработал его. На все (включая приобретение и фотографирование) ушло меньше чем полдня. Вот герой нашего рассказа:

Сетевой фильтр из дешевого удлинителя

Такие устройства на самом деле сетевым фильтром не являются. Там внутри находится только лишь варистор, ограничивающий кратковременные высоковольтные импульсы, которые иногда присутствуют в сети (немного про варисторы см. Маломощный блок питания). Вот и вся его фильтрация. Некоторые устройства (в том числе и мое) имеют токовый размыкатель, который должен по идее размыкаться при протекании большого тока (никогда не проверял, как они работают). В этом случае на корпусе есть кнопочка, которую нужно нажать, чтобы снова замкнуть размыкатель, если он сработал.

Разбираем удлинитель и смотрим что у него внутри:

Сетевой фильтр из дешевого удлинителя

Число «14», нанесенное синим маркером, ничего не означает — так изначально и было. По нему можно судить, что собирали эту штуку не китайцы — иначе бы был иероглиф! Слева черная фуська — токовый размыкатель, Правее другая черная фуська (к ней подходит много проводов) — выключатель. Между ними варистор, но его плохо видно. На пересечении зеленого и коричневого проводов, голубой диск внизу — это он. Красные провода припаяны (проверьте качество пайки, оно бывает отвратительным!) к длинным металлическим пластинам, которые и являются контактами.

Теперь встраиваем внутрь фильтр, и готово. Вот схемы того, что было, и что будет (выключатель с лампочкой подсветки на схемах не показан):

На исходной схеме: Sc — токовый размыкатель, V1 — варистор типа 471 (числом кодируется максимальное напряжение, а от диаметра зависит максимальная энергия подавляемого импульса; диаметр 6…10 мм — самое то), надписью «Удлинитель» как раз и помечены эти самые контактные пластины.

В доработанном варианте добавляется RLC фильтр. Правда хороший фильтр сделать не удастся — все же мало места, да и для него нужно подбирать детали. Именно так делают «Пилоты» — сначала проектируют схему, а потом под нее уже делают корпус. Но тем не менее, такой вот фильтр, собранный из подручных материалов, работает достаточно хорошо.

Пройдемся по элементам. Катушки L1 и L2 вместе с конденсаторами С1 и С2 образуют LC фильтр. Сопротивление катушек на высоких частотах большое, а вот на низких — маленькое. Поэтому, чтобы и низкочастотные помехи хоть немного подавить, последовательно с катушками включены резисторы R1, R2. Резистор R3 разряжает конденсаторы при отключении от сети, иначе, заряженные конденсаторы могут нехило стукнуть током. Конденсатор С2 включен с другой стороны контактных пластин для того, чтобы создать «распределенную» емкость, чтобы индуктивность и сопротивление пластин не ухудшало фильтрацию. На самом деле, в нашем случае разницы, где включен С2 никак не заметно слишком уж маленькая индуктивность и сопротивление контактных пластин. Но все равно приятно, что мы об этом позаботились! И, кроме того, именно в том конце корпуса есть свободное место, куда можно поставить этот конденсатор.

Иногда возникают споры о размещении резисторов R1 и R2. Как их включать — до варистора, или после, как у меня? На самом деле это зависит от нашей цели. До варистора, резисторы нужно включать, если мы хотим улучшить работу варистора при подавлении кратковременных высоковольтных (до нескольких тысяч вольт) импульсов. Эти импульсы варистор «пропускает через себя», ток через варистор достигает сотен ампер, и практически все напряжение импульса падает на сопротивлении проводов и контактов.

Читайте также:
Не забудете выключить фары

Сопротивление проводов довольно маленькое (это ведь чем лучше сеть, тем меньше сопротивление), и ток очень большой. Поэтому при большом токе на варисторе получается довольно большое напряжение (левый рисунок). Если же на пути тока поставить резисторы R1 и R2, то их сопротивление (совместно 1…2 Ома) заметно больше сопротивления проводов, и ток будет гораздо меньше (но все равно сотня-другая ампер!). А раз ток меньше, то и напряжение на варисторе меньше (правый рисунок).

Казалось бы, правый вариант намного лучше! Не совсем. Дело в том, что эти импульсы кратковременны, и большинство приборов их «не замечает» (они нередки в сети, вы их замечали?). Для чего же варистор? На всякий пожарный случай. Мало ли что. 100 раз импульс не подействует, а на 101-й придет импульс побольше, и спалит блок питания, или еще что. Так вот, если этот кратковременный импульс в 3000 вольт не всегда заметен, есть ли разница, останется от него 300 вольт, или 600? (Внимание! цифры 300 и 600 я взял «от фонаря»! На самом деле все это очень сильно зависит и от конкретной сети, и от конкретного варистора и от конкретного импульса! Но принцип верный!)

Почему же я включил резисторы после варистора? Чтобы максимально отделить от варистора конденсаторы. Конденсатор, включенный параллельно варистору, совсем даже ему не помогает (иногда мешает, иногда — нет). Кроме того, при ограничении варистором вражеских импульсов, образуется куча высокочастотных помех, у которых напряжение хоть и не высокое, но кому они нужны? Включив резисторы после варистора, я минимизировал прохождение помех на выход фильтра — ведь у меня получилось две ступени фильтрации — с высоковольтной гадостью справляется варистор, а с остальной — катушки с конденсаторами, которым резисторы очень даже помогают.

Вывод. Если у вас очень «грязная» сеть, в которую часто включают сварочные аппараты, ставьте резисторы до варистора. Если нет — ставьте их после. Возникает вопрос: а почему бы не включить две пары резисторов — одну до варистора. а другую после варистора? По одной простой причине — резисторы греются. Две пары резисторов увеличивают нагрев вдвое. А там и расплавится что-нибудь, или вообще загорится! А ставить резисторы маленького сопротивления (чтобы меньше грелись) — тоже не выход, они будут хуже работать.

Итак, берем детали

Сетевой фильтр из дешевого удлинителя

и прикидываем, куда их притулить (о самих деталях — ниже):

Сетевой фильтр из дешевого удлинителя Сетевой фильтр из дешевого удлинителя

Все хорошо влазит, ни с чем не замыкает, можно паять.

Сетевой фильтр из дешевого удлинителя Сетевой фильтр из дешевого удлинителя

Конденсатор С2 (он справа) должен иметь длинные выводы, иначе он не даст поставить на место контактные пластины (хотя длинные выводы ухудшают работу конденсатора). Поэтому его можно и не ставить — будет намного легче собирать все обратно.

Когда все обратно собрали — на вид ничего не изменилось, но начинка уже совсем другая. Чтобы окончательно перекрыть путь помехам, на сетевой провод возле самого удлинителя ставим ферритовую шайбу (удобнее всего разрезную на защелках):

Сетевой фильтр из дешевого удлинителя Сетевой фильтр из дешевого удлинителя

(Это на другом проводе феррит — тот, который я поставил на этот удлинитель точно такой же, просто я забыл сфотографировать, а потом уже было далеко доставать)

Об этом поподробнее. В отличие от нормальной передачи энергии, когда по одному проводу ток приходит в нагрузку, а по другому возвращается обратно в источник, высокочастотная (ВЧ) помеха может распространяться сразу по двум проводам. Например, при ударе молнии вблизи электрических проводов, в них возникает ток, который идет сразу по обоим проводам в устройство, и, пройдя сквозь него, через емкость между корпусом и землей замыкается на землю.

Т.е. оба сетевых провода для помехи — это как два параллельных прямых провода (или как антенна), а земля — обратный провод. Внутри устройства, ток ВЧ помехи может воздействовать на разные цепи и мешать им жить. Нацепив ферритовое кольцо на сетевой провод, мы увеличиваем его (провода) индуктивность, а значит и сопротивление на высоких частотах. Поэтому ток помехи станет меньше.

Конструкция и детали

Схема очень непривередлива к деталям. Но все же некоторые правила нужно соблюдать. Разберем по порядку.

Варистор. Тип 471. Диаметр 6…10 мм. Это оптимально.

Резисторы R1, R2. Чем их сопротивление больше, тем лучше фильтрация, но больше нагрев и больше потери напряжения. С другой стороны, нагрев и падение напряжения тем больше, чем больше потребляемый ток (и мощность). Поэтому сопротивление резисторов выбираем в зависимости от суммарной мощности, потребляемой всеми теми устройствами, которые будут подключаться к фильтру:

Мощность нагрузки, Вт до 250 до 380 до 500
Сопротивления R1 и R2, Ом 0,82 0,36 0,22

Если планируется подключать более мощные потребители, то возможно, придется вообще отказаться от резисторов. С другой стороны, зачем делать фильтр, чтобы подключать к нему утюг?!

Резисторы используются мощностью 5 Вт. Можно взять и двухватные, но не стОит — они должны иметь запас по мощности на случай, если вдруг ток окажется больше, чем ожидалось (или помеха проскочит, где ее энергия выделится. ).

Дроссели L1 и L2. Это самый «труднодоставаемые» элементы. Но с другой стороны, поскольку вместе с ними работают резисторы, требования к дросселям снижаются. Требования такие:

  • Ферритовый сердечник. Катушка без сердечника имеет слишком низкую индуктивность (при реальных габаритах), а стальной сердечник плохо работает на ВЧ.
  • Сердечник незамкнут, или с воздушным зазором — иначе сердечник может насытиться, и индуктивность сильно снизится.
  • Максимальный ток катушки (это ток, при котором индуктивность начинает снижаться из-за насыщения сердечника) не меньше, чем ток нагрузки.
  • Индуктивность дросселя не менее 10 мкГн. Чем больше, тем лучше (до 10 мГн).
  • Дроссели не имеют магнитной взаимосвязи.
Читайте также:
Дорабатываем реле стеклоочистителя

Конденсаторы С1, С2. Если С2 поставить не удается, то вполне можно ограничиться одним конденсатором. Поскольку они соединены параллельно, то вполне можно рассматривать их как один конденсатор с емкостью, равной сумме емкостей С1 и С2. Требования к конденсатору:

  • Конденсатор пленочный, типа К73-17 или аналогичный (импортные меньше по габаритам).
  • Емкость не меньше 0,22 мкФ. Больше 1 мкФ тоже не нужно.
  • Напряжение 630 вольт. Зачем столько? А это запас, ведь при помехах, напряжение повышается. Да и по правилам напряжение на конденсаторе должно быть меньше максимально допустимого.

Резистор R3. Его мощность 0,5 Вт, хотя на нем выделяется в 10 раз меньше. К этому резистору прикладывается 220 вольт, и он должен иметь довольно большие геометрические размеры (отсюда и 0,5 Вт), чтобы такое напряжение выдерживать. Сопротивление от 510 кОм до 1,5 МОм.

Вот и все. Можно пользоваться, и удачи в борьбе с помехами!

По просьбе читателей, я измерил насколько фильтр подавляет помехи. Это не очень хорошо получилось — высоковольтные импульсы мне дома сгенерировать сложно, и я этого не делал. А вот ВЧ помеху генератор выдал (маленькой амплитуды, но какая разница?). Вот два теста. Они могут быть не совем точными — величина подавления может быть несколько занижена. В качестве нагрузки в фильтр был включен паяльник.

Первый тест — подавление частоты 30 кГц. Эта частота часто используется в импульсных блоках питания (компьютерных, например), и этой частотй «засорена» сеть. Вот осциллограммы напряжения на входе и выходе:

Синий — вход, красный — выход. Масштабы одинаковы. Подавление раз в 8, что очень неплохо для простого фильтра, да еще сделанного из подручных материалов.

Второй тест — действительно высокочастотная помеха частотой 200 кГц:

Здесь выходное напряжение в 100 раз большем масштабе, чем входное. Подавление помехи примерно в 350 раз. Так что ВЧ помехи не пройдут.

Новенькое!

В продаже появились неплохие катушки:

Сетевой фильтр из дешевого удлинителя

Они намотаны довольно толстым проводом на ферритовом сердечнике, по форме напоминающем гантелю. Снаружи надета термоусадочная трубка. У этих катушек довольно большая индуктивность при приличном токе (и несколько типоразмеров — чем больше размер, тем больше произведение индуктивности на максимальный ток). Имея такие катушки, фильтры делать — одно удовольствие. Схема почти такая же, теперь катушки «мощные» и резисторы в цепь гашения помех не нужны:

В принципе, все осталось прежним, но кроме катушек изменился конденсатор. Это специализированный конденсатор, предназначенный доя работы в фильтрах (такие стоЯт в компьютерах и бесперебойниках. И напряжение 280 В, на которое рассчитан конденсатор — это действующее значение переменного тока (об этом говорит знак «280V ~» на корпусе). Такое же, как и 220. Т.е. не нужно делить напряжение, написанное на конденсаторе на корень из 2, чтобы узнать на какое макс. напряжение переменного тока его можно включить. Как раз на 280 вольт. А у нас — 220, запас приличный. Вот что получилось:

Сетевой фильтр из дешевого удлинителя

Голубой — варистор, который и был в этом «фильтре»-удлиннителе; рядом с ним черные — катушки, по хорошему их надо размещать так, чтобы их оси были перпендикулярны, но я сначала сфотографировал, потом отогнул (нижнюю на фото) катушку, потом все закрутил, а уж потом вспомнил, что сфотографировал неправильно! Снова разбирать было лень, уж извиняйте! Желтый — это конденсатор. Насколько я с ними встречался — они все желтые.

Резистор, разряжающий конденсатор, здесь не установлен — в этот фильтр будет все время включено устройство, которое и разрядит конденсатор. А если один раз в жизни я этот фильтр сниму, то уж не забуду разрядить. Просто быо лень искать и паять резистор, но всем я категорически рекомендую в этом с меня пример не брать, и резистор устанавливать!

Помехоподавляющие фильтры

В наше время, как никогда остро встает проблема электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств (РЭС). Количество подключенных к электросети РЭС неумолимо возрастает. Проблема усугубляется еще и тем, что многие РЭС должны функционировать одновременно. Как правило, на должном уровне этому вопросу много внимания уделяется профессиональными разработчиками. Однако далеко не всегда достигается желаемый результат. В бытовых условиях ситуация еще хуже. Если же принять во внимание еще и плачевное состояние наших линий электропередачи, то дальнейшие комментарии станут ненужными.

Предлагаемый сетевой фильтр в значительной мере позволяет “отстроиться” от взаимного влияния помех “электросеть – РЭС -электросеть”. Он собран из доступных деталей и не нуждается в налаживании.

Взяться за самостоятельное изготовление сетевого фильтра автора побудило несколько обстоятельств. При включении системного блока компьютера происходило резкое ухудшение качества просмотра ТВ изображения. Происходило это сразу на нескольких каналах одновременно. Сигналы от ТВ каналов вещающих в диапазоне MB, сразу становились сильно зашумленными. Цветопередача сильно нарушалась или исчезала полностью. Сильный муар сбивал строчную и кадровую синхронизацию.

Читайте также:
Делаем дополнительный датчик для вкл. вентилятора

Это было лишь «первой ласточкой». Помехи каким-то образом стали проявляться и в других телевизорах, расположенных на значительном отдалении от данного компьютера (десятки метров). Поначалу все можно было списать только на комнатную антенну (типовая «польская всеволновка»).

Изменили ее местоположение. Бесспорно, ситуация несколько изменялась в лучшую сторону. Но от зашумленности изображения избавиться не удавалось. Все, казалось бы, сокрыто в размещении антенны в помещении. Однако телевизоры, работающие в другом помещении, к тому же на наружную антенну, страдали похожими проблемами, правда, не в такой степени. И происходило это на тех же «злополучных» ТВ каналах. Причем, как только оргтехнику выключали, качество ТВ изображения становилось нормальным. Были проведены и другие эксперименты:
– антенны переносили;
– место расположения ТВ приемника изменяли;
– пытались использовать заводские сетевые «фильтры».

Заводские сетевые «фильтры». Об этих фильтрах обязательно следует немного рассказать. Приобретались несколько разных удлинителей, именуемых сетевыми фильтрами.

Как удлинители они еще могли работать. Правда, там использованы настолько жесткие азиатские провода, что пользоваться ими и неудобно, и опасно. Довольно быстро контакты внутри таких «фильтров» расшатываются, и происходит разбалтывание соединений. Вскоре имеет место подгорание. Как известно, горит там, где плохой контакт, где греется.

Дальше было еще веселее. Разборка нескольких таких «фильтров» показала, что там нет никаких фильтров вообще. Только в одном из них производитель удосужился установить малогабаритный дроссель. Он намотан на кольцевом сердечнике. На корпусе этого дросселя указана индуктивность 2,2 мГн. Дроссель залит компаундом синего цвета. И нет рядом никаких помехоподавляющих конденсаторов! И это один из «наилучших» сетевых фильтров в ценовой категории дороже 15 USD.

В таких удлинителях-«фильтрах» имеется клавишный выключатель питания, подсвечиваемый миниатюрной неоновой лампочкой. Кстати, этот выключатель -первый кандидат на выход из строя. Он ненадежен с механической точки зрения. Вот лишь часть проблем, побудивших автора данной статьи взяться за собственное изготовление простого в исполнении сетевого фильтра.

Схема фильтра показана на рис.1.

Для повышенной эффективности он выполнен двухкаскадным. От многих других фильтров его отличает тот факт, что катушки фильтра каждого звена размещены на общем магнитопроводе. Никаких стержневых магнитопроводов не применяли. Благодаря магнитной связи между обмотками, происходит более сильное подавление низкочастотной синфазной помехи, которая наводится одновременно на обоих проводах катушек. Здесь важно обеспечить отмеченную на схеме (точками) фазировку обмоток. Кроме того, требуется и симметричность выполнения обеих обмоток.

Конденсаторы С1, С2 и катушки L1, L2 отвечают за подавление самых высокочастотных помех. Частоты до 200 кГц подавляются катушками L3, L4 и остальными конденсаторами. Катушки L1 и L2 намотаны вдвое сложенным проводом типа ПЭЛШО-0,63 и содержат 2×25 витков. Использован броневой магнитопровод Б22-2000НМ1. Индуктивность каждой катушки превышала 120 мкГн. Индуктивность измерялась универсальным прибором LP235. Несколько сложнее довелось с изготовлением второй пары катушек. Катушки L3 и L4 намотаны двойным проводом ПЭЛШО-0,63, и каждая обмотка содержит по 87 витков. Катушки намотаны на Ш-образном ферритовом магнитопроводе(Ш12х14). Марка феррита на сердечнике не приведена.

Полученная индуктивность каждой обмотки составляла почти 20 мГн (19,6 мГн). Перед выполнением этой обмотки изготовлялся самодельный каркас из электрокартона. Во избежание аварийных нештатных ситуаций в схеме установлен также держатель предохранителя с предохранителем на ток 10 А.

О конденсаторах. Это очень ответственные элементы в данной схеме. Поскольку не существует исполнения малогабаритных конденсаторов типа КСО емкостью 0,01 мкФ 500 В, использовано параллельное соединение конденсаторов меньшей емкости – 4700 пФ 500 В (С1-С4). Конденсаторы типов КСО неспроста пользуются хорошей репутацией. Конденсатор С5 – фильтровой телевизионный типа К78-2 номиналом 0,1 или 0,15 мкФ. Это также очень надежные конденсаторы. Практика это подтверждала многократно. Они специально разработаны для подавления импульсных помех в телевизионной технике. Впоследствии тандем из двух последовательно соединенных конденсаторов С8 и С9 также был заменен одним экземпляром К78-2. Установка четырех элементов R1, R2, С6 и С7 позволяет решить несколько задач одновременно.

Во-первых, снять проблему поиска (дефицита) высоковольтного и крупногабаритного конденсатора (0,5 мкФ 800 В).

Во-вторых, повысить надежность «батареи» конденсаторов, соединенных последовательно.
В-третьих, благодаря уравнивающим резисторам не только выравнивается напряжение на конденсаторах.

После случайного соприкосновения руками к выводам отключенного от питающей сети 220 В/50 Гц фильтра исключается кратковременный, но болезненный удар электрическим током. Благодаря наличию данных резисторов все конденсаторы в схеме оказываются быстро разряженными. Все катушки должны иметь одинаковую индуктивность. От кольцевых ферритовых магнитопроводов в данной ситуации отказались только по причине излишней рутинной работы, чтобы не скруглять острые края ферритовых поверхностей, не мучиться с трудоемкой и однообразной намоткой обмоток и т.п.

Конденсаторы можно применять и других типов. Однако конденсаторы указанных выше типов зарекомендовали себя очень надежно во многих ситуациях. Поэтому им и отдали предпочтение.

Все без исключения конденсаторы проверялись на величину выдерживаемого напряжения (своеобразным методом неразрушающего контроля, при малых тестируемых токах). Конденсаторы С6-С9 емкостью 1 мкФ 400 В типа МПТ-96. Для крепежа ферритовых изделий к плате металлические детали не использовали совсем. Применялся старый проверенный метод: нитки на клею.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: